CN207214840U - 一种适用蒸汽余热型orc发电系统的冷凝器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于余热回收利用发电技术领域,涉及一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器。该冷凝器包括圆柱状的管壳;管壳的一个端面上沿径向设置第一管板,第一管板的外侧安装第一封头;第一管板与第一封头之间形成第一冷却腔;第一冷却腔内安装有一个轴向的分程隔板,所述分程隔板将第一冷却腔分割为上、下两个冷却腔;管壳的另一个端面上沿径向设置第二管板,第二管板的外侧安装第二封头;第二管板与第二封头之间形成第二冷却腔;本实用新型将管束分层后形成多个管程,工质在凝结的过程中将经历N种相态变化,最终在既定位置达到过冷态结果;将一二级冷凝同时在一台设备中实现,增强了传热系数,提高传热效率。
Description
技术领域
本实用新型属于余热回收利用发电技术领域,涉及一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器。
背景技术
余热是指受历史、技术、理念等因素的局限性,在已投运的工业企业耗能装置中,原始设计未被合理利用的显热和潜热;常见的余热包括高温废气余热、冷却介质余热、废气废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。
余热的回收利用途径很多,一般来说,最好的利用途径就是根据余热的品质,按照温度高低顺序不同按阶梯利用;有机朗肯循环(简称ORC)发电技术可以利用汽轮机、燃气机等发电机组无法使用的低品位余热,变废为宝,降低能耗,实现能源的梯级利用。
ORC发电系统主要包括蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、工质泵等部件,其中冷凝器是ORC发电系统中一个重要的部件。现有的冷凝器大多传热效率较低,应用在ORC发电系统中往往难以维持其稳定高效的运行,特别是在蒸汽余热型ORC发电系统中,系统热效率和稳定性格外重要。
实用新型内容
为了解决现有的冷凝器应用在ORC发电系统中效率低、稳定性差的技术问题,本实用新型提供一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器。
本实用新型的技术解决方案是:一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其特殊之处在于:包括圆柱状的管壳;
管壳的一个端面上沿径向设置第一管板,第一管板的外侧安装第一封头;第一管板与第一封头之间形成第一冷却腔;第一冷却腔内安装有一个轴向的分程隔板,所述分程隔板将第一冷却腔分割为上、下两个冷却腔;位于上方的冷却腔连通冷却水出口,位于下方的冷却腔连通冷却水入口;
管壳的另一个端面上沿径向设置第二管板,第二管板的外侧安装第二封头;第二管板与第二封头之间形成第二冷却腔;
管壳的内部设置有多个轴向的冷凝管和多个径向的弓形折流板;所述冷凝管密集排布,依次穿过第一管板、弓形折流板和第二管板后形成连通第一冷却腔和第二冷却腔的管束;所述管束分为上、中、下三层,相邻的两层管束之间间隔一段距离;所述弓形折流板相互间隔一段距离,将管壳内部划分为多个区域;在轴向视角下,相邻的两个弓形折流板在旋转60°或者90°后可相互重合;
所述管壳的顶部设置一个靠近第二封头的气态工质入口,管壳的底部设置一个靠近第一封头的液态工质出口。
上述液态工质出口处设置有一个截面为Y字型的防涡挡板,所述防涡挡板将液态工质出口分割成三个局部出口,防止因液体工质形成涡流而产生气蚀。
上述弓形折流板的外部轮廓由直线段和弧线段构成,其中弧线段处的板面上设置有多个大小不同的缺口,给气态、液态工质留出了一定的流动空间,改变了固有流场,解决了折流板可能带来的换热死区问题,提高了系统的换热效率。
上述弓形折流板上的缺口数量为三个,间隔90°设置。
上述第一管板和第二管板的底部均设置有突出管壳的延伸支撑段,用来支撑本体,而不需要鞍座支撑
上述第一封头和第二封头的底部均设置有放水口。
本实用新型的有益效果在于:
(1)本实用新型将管束分层后形成多个管程,工质在凝结的过程中将经历N种相态变化,最终在既定位置达到过冷态结果;将一二级冷凝同时在一台设备中实现,增强了传热系数,提高传热效率。
(2)本实用新型在液位线上下一定空间内不布置冷凝管,留出液位空间,防止液位的上下波动影响冷却水与工质的换热过程,提高了系统稳定性。
(3)本实用新型在液态工质出口处设置一个防涡挡板,有效的防止液体工质形成涡流,从而有效的预防了气液混合态工质进入泵中,避免产生气蚀。
(4)本实用新型在弓形折流板的弧线段上设置多个缺口,给气态、液态工质留出了一定的流动空间,改变了固有流场,解决了折流板可能带来的换热死区问题,提高了系统的换热效率。
(5)本实用新型中的管板除了固定管束外,还被用来支撑本体,而不需要鞍座支撑,这样为系统的总装提供了更多的空间,有利于ORC发电系统的整体结构更加紧凑。
附图说明
图1为本实用新型冷凝器的较佳实施例结构示意图。
图2为本实用新型管壳内部管束的较佳实施例轴向分布示意图。
图3为本实用新型弓形折流板的较佳实施例结构示意图。
图4为防涡挡板的较佳实施例结构示意图。
图5为本实用新型第一管板和第二管板的较佳实施例结构示意图。
具体实施方式
参见图1,本实用新型提供一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其较佳实施例的结构包括圆柱状的管壳1。
管壳1的一个端面上沿径向设置第一管板2,第一管板2的外侧安装第一封头3,第一管板2与第一封头3之间形成第一冷却腔4。第一冷却腔4内安装有一个轴向的分程隔板5,分程隔板5将第一冷却腔4分割为上、下两个冷却腔。其中,位于上方的冷却腔连通冷却水出口6,位于下方的冷却腔连通冷却水入口7。
管壳1的另一个端面上沿径向设置第二管板8,第二管板8的外侧安装第二封头9,第二管板8与第二封头9之间形成第二冷却腔10。
管壳1的内部设置有多个轴向的冷凝管11和多个径向的弓形折流板12。冷凝管11密集排布,依次穿过第一管板2、弓形折流板12和第二管板8后形成连通第一冷却腔4和第二冷却腔10的管束。弓形折流板12相互间隔一段距离,将管壳内部划分为多个区域。在轴向视角下,相邻的两个弓形折流板在旋转60°或者90°后可相互重合,即相邻弓形折流板的弓形开口位置呈正三角形或者正方形对称分布。
管壳1的顶部设置一个靠近第二管板8的气态工质入口13,管壳的底部设置一个靠近第一管板2的液态工质出口14。第一封头3和第二封头9的底部均设置有放水口15。
参见图2,本实用新型将管束分为上、中、下三层,相邻的两层管束之间间隔一段距离。管束分层后形成多个管程,工质在凝结的过程中将经历N种相态变化,最终在既定位置达到过冷态结果。这样便将一二级冷凝同时在一台设备中实现,增强了传热系数,提高传热效率。另外,本实用新型在液位线上下一定空间内不布置冷凝管,留出液位空间,防止液位的上下波动影响冷却水与工质的换热过程,提高了系统稳定性。
参见图3,弓形折流板12的外部轮廓由直线段121(即弓形开口处)和弧线段122构成,其中弧线段122处的板面上设置有多个大小不同的缺口123,给气态、液态工质留出了一定的流动空间,改变了固有流场,解决了折流板可能带来的换热死区问题,提高了系统的换热效率。本实施例中,弓形折流板上的缺口数量为三个,间隔90°设置。
参见图4,液态工质出口上14设置有一个截面为Y字型的防涡挡板17,防涡挡板17将液态工质出口分割成三个局部出口,这样可以有效的防止液体工质形成涡流,从而有效的预防了气液混合态工质进入泵中,避免产生气蚀。
参见图5,第一管板和第二管板的底部均设置有突出于管壳1外边缘的延伸支撑段16,用于支撑整个冷凝器,而不需要额外加工和安装鞍座,这样为系统的总装提供了更多的空间,有利于ORC发电系统的整体结构更加紧凑。
Claims (6)
1.一种适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其特征在于:包括圆柱状的管壳;
管壳的一个端面上沿径向设置第一管板,第一管板的外侧安装第一封头;第一管板与第一封头之间形成第一冷却腔;第一冷却腔内安装有一个轴向的分程隔板,所述分程隔板将第一冷却腔分割为上、下两个冷却腔;位于上方的冷却腔连通冷却水出口,位于下方的冷却腔连通冷却水入口;
管壳的另一个端面上沿径向设置第二管板,第二管板的外侧安装第二封头;第二管板与第二封头之间形成第二冷却腔;
管壳的内部设置有多个轴向的冷凝管和多个径向的弓形折流板;所述冷凝管密集排布,依次穿过第一管板、弓形折流板和第二管板后形成连通第一冷却腔和第二冷却腔的管束;所述管束分为上、中、下三层,相邻的两层管束之间间隔一段距离;所述弓形折流板相互间隔一段距离,将管壳内部划分为多个区域;在轴向视角下,相邻的两个弓形折流板在旋转60°或者90°后可相互重合;
所述管壳的顶部设置一个靠近第二封头的气态工质入口,管壳的底部设置一个靠近第一封头的液态工质出口。
2.根据权利要求1所述的适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其特征在于:所述液态工质出口处设置有一个截面为Y字型的防涡挡板,所述防涡挡板将液态工质出口分割成三个局部出口。
3.根据权利要求2所述的适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其特征在于:所述弓形折流板的外部轮廓由直线段和弧线段构成,其中弧线段处的板面上设置有多个大小不同的缺口。
4.根据权利要求3所述的适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其特征在于:所述弓形折流板上的缺口数量为三个,间隔90°设置。
5.根据权利要求1-4中任一所述的适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其特征在于:所述第一管板和第二管板的底部均设置有突出管壳的延伸支撑段。
6.根据权利要求5所述的适用蒸汽余热型ORC发电系统的冷凝器,其特征在于:所述第一封头和第二封头的底部均设置有放水口。
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CN201720906606.0U CN207214840U (zh) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | 一种适用蒸汽余热型orc发电系统的冷凝器 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111043897A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 华北电力大学 | 一种y型与半y型结合开孔式折流板换热器 |
CN115597395A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-01-13 | 南京天加能源科技有限公司(Cn) | 基于冷凝器安装高度的orc发电装置用冷却系统设计方法 |
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2017
- 2017-07-25 CN CN201720906606.0U patent/CN207214840U/zh active Active
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CN115597395B (zh) * | 2022-12-15 | 2023-03-03 | 南京天加能源科技有限公司 | 基于冷凝器安装高度的orc发电装置用冷却系统设计方法 |
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